高中物理人教版 (2019)必修第三冊(cè)3 實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量精品課件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

12.3實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量〖教材分析〗教科書提供了一種實(shí)驗(yàn)方法，剩下兩種六個(gè)同學(xué)們思考的。但是在參考案例2中并不是使用教科書提供的實(shí)驗(yàn)方法。雖然如此，但實(shí)驗(yàn)原理大致相同。教學(xué)中可以就一種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)讓學(xué)生能夠更加清晰的理解閉合電路的歐姆定律，以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法的優(yōu)越性等。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念：理解實(shí)驗(yàn)思路的合理性，以及用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。科學(xué)思維：經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)的操作和測(cè)量過程，以及通過圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過程，體驗(yàn)如何選擇電表的內(nèi)接和外接，減少系統(tǒng)誤差的操作方法。科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)事求是、尊重客觀規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神。〖教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)〗重點(diǎn)：掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法，學(xué)會(huì)除了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。難點(diǎn)：用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)〖教學(xué)方法〗教師啟發(fā)引導(dǎo)與探究法相結(jié)合，并輔以問題法、演示法、歸納法等。〖教學(xué)準(zhǔn)備〗水果、干電池、坐標(biāo)紙、導(dǎo)線開關(guān)、多用電表、電阻箱、電流表、電壓表、多媒體課件等。〖教學(xué)過程〗一、新課引入在前面的學(xué)習(xí)中，我們知道電池內(nèi)是有電阻的，我們還知道用伏安法測(cè)燈泡的電阻，那怎么測(cè)量電池的內(nèi)阻呢？這還得用到伏安法。二、新課教學(xué)（一）測(cè)量原理①電壓表、電流表測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)閉合電路的歐姆定律，電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r，與路端電壓U、電流I的關(guān)系可以寫成 E=U＋Ir.一般希望知道E和r因此需要測(cè)出路端電壓U和電流I，有兩個(gè)未知數(shù)，所以至少要測(cè)出U、I的兩組數(shù)據(jù)E＝U1＋I1rE＝U2＋I2r聯(lián)立兩個(gè)關(guān)于E、 r的方程，從中解出E和r。實(shí)驗(yàn)電路：實(shí)驗(yàn)器材：電壓表、電流表加上一個(gè)滑動(dòng)變阻器R，就能測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。測(cè)量電路可以這樣連接。這是測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的一種方法。思考：如果只有一個(gè)電流表沒有電壓表，你能設(shè)計(jì)出測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的電路嗎？還需要什么器材？如果只有一個(gè)電壓表呢？②電流表、電阻箱測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理：U＝IRE＝U＋Ir根據(jù)這個(gè)式子如果能夠知道I、R的兩組數(shù)據(jù)，也是可以得到關(guān)于E、r的兩個(gè)方程，于是能夠從中解出E和r。實(shí)驗(yàn)電路：實(shí)驗(yàn)器材：電流可以用已給的電流表測(cè)量出來，而電阻我們可以選用用電阻箱，它方便讀數(shù)，方便調(diào)節(jié)電阻大小以便獲得多組數(shù)據(jù)。③電壓表、電阻箱測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理：E＝U＋Ir 如果能夠得到U、R的兩組數(shù)據(jù)，也可以通過解方程得E和r。實(shí)驗(yàn)電路：實(shí)驗(yàn)器材：電壓我們通過給定的電壓表測(cè)量，電阻還是用電阻箱就好了。（二）物理量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量路端電壓U和電流I兩個(gè)物理量。然而，是否只需測(cè)量?jī)山MU、I數(shù)據(jù)，聯(lián)立方程解得E 和r就行呢?只測(cè)量?jī)山M數(shù)據(jù)，通過聯(lián)立方程解得E 和r，看起來比較簡(jiǎn)單，誤差卻可能較大。只有多次測(cè)量，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，才能減小誤差。所以，應(yīng)該使用滑動(dòng)變阻器改變外電路的電阻，進(jìn)行多次測(cè)量。電壓U 電流I （三）數(shù)據(jù)分析1.公式法把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)兩兩分組，分別列出若干組聯(lián)立方程。E＝U1＋I1rE＝U2＋I2r聯(lián)立兩個(gè)方程，解得：，最后以E 的平均值和r的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比只用兩組U、I數(shù)據(jù)求得的結(jié)果誤差小。采用另外一種方法，也能減小誤差，而且更簡(jiǎn)便、直觀。2.圖像法——電源的伏安特性曲線E＝U＋Ir式可以改寫成U＝-Ir+E。把測(cè)出的多組U、I值，以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U－I坐標(biāo)系。根據(jù)幾組 U、I的測(cè)量數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。如圖所示，此時(shí)可以看到這些點(diǎn)大致呈直線分布，畫出這條直線。思考：這條直線與電壓及電流坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義是什么？怎樣用這些數(shù)據(jù)得到電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？①圖線與U坐標(biāo)軸的交點(diǎn)：U=E。②圖線與I坐標(biāo)軸的交點(diǎn)：可以讀得I短，根據(jù)短路電流與電源內(nèi)阻r、電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系可以求出電源的內(nèi)阻r。③另外，如果從直線方程U=-Ir+E的角度理解，通過求解U-I圖像斜率的絕對(duì)值也可以求出電源的內(nèi)阻r，即。注意：縱坐標(biāo)可以不從0開始，但這并不影響直線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)。課堂練習(xí)例1.一個(gè)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，畫出了如圖所示的 U-I圖象，從圖中可得出電源電動(dòng)勢(shì)為______V，內(nèi)阻為______Ω。解題提示：直線與U坐標(biāo)軸的交點(diǎn)值表示斷路時(shí)的路端電壓，可以直接讀得2.9V，直線與I坐標(biāo)軸的交點(diǎn)，可以讀得I短=0.5A。根據(jù)關(guān)系可以求出電源的內(nèi)阻r=2.6Ω。（四）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參考案例1：測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻舊電池的內(nèi)阻相對(duì)于新電池要大得多，容易測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中可以選擇舊的干電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因?yàn)樾码姵?/span>的內(nèi)阻較小，放到圖像上，圖線的斜率較小，不利于作圖分析和計(jì)算。參考案例2：測(cè)量水果電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻水果電池的內(nèi)阻較大，容易測(cè)量。但實(shí)驗(yàn)時(shí)，內(nèi)阻會(huì)發(fā)生明顯改變。測(cè)量應(yīng)盡量迅速，在內(nèi)阻發(fā)生較大變化之前結(jié)束測(cè)量。〖板書設(shè)計(jì)〗12.3實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量①圖線與U坐標(biāo)軸的交點(diǎn)：U=E。②圖線與I坐標(biāo)軸的交點(diǎn)：可以讀得I短，根據(jù)短路電流與電源內(nèi)阻r、電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系可以求出電源的內(nèi)阻r。③另外，如果從直線方程U=-Ir+E的角度理解，通過求解U-I圖像斜率的絕對(duì)值也可以求出電源的內(nèi)阻r，即。〖教學(xué)反思〗本節(jié)課我們運(yùn)用閉合電路歐姆定律來測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，通過不斷變化公式的形式得到三種不同的測(cè)量方法。進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維。實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)處理是實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，利用圖像法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是可以看出物理量之間的變化趨勢(shì)，要重點(diǎn)分析圖線與坐標(biāo)軸的物理意義。

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